[发明专利]软质热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基本上不包含增塑剂且具有60以下的肖式A硬度的热塑性聚氨酯，其通过一步聚合下列组分而制备：i)直链多元醇，ii)有机二异氰酸酯和iii)主要包含乙二醇和/或1,3‑丙二醇的二元醇扩链剂；其中所述直链多元醇(i)的数均分子量在1.5×10³g/mol至5.0×10³g/mol的范围内。本发明的热塑性聚氨酯可通过常规制备方法容易地制备，并且可在实际的加工周期中将由此制备的热塑性聚氨酯模塑成制品。此外，所述热塑性聚氨酯制品具有低的收缩性，具有良好的低温特性和良好的机械特性，并且在低温下基本上不硬化。

本申请是2014年5月28日提交的题为“软质热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法”的PCT/EP2014/061120号发明专利申请的分案申请，原申请于2016年1月7日进入中国国家阶段，并获得中国专利申请号201480038740.2。

技术领域

本发明涉及一种制备非常柔软的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的一步法，所述热塑性聚氨酯弹性体基本上不包含增塑剂且具有60以下的肖式A硬度，并且其可在实际的加工周期中被模塑成TPU制品。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)已被公知很长一段时间。它们在工业上很重要，因为其结合了良好的机械特性和廉价的热塑性加工性的公知优势。宽范围的机械特性可通过使用各种化学构成组分来实现。TPU、其特性及用途的综述记载于例如Kunststoffe 68(1978)，819或Kautschuk，Gummi，Kunststoffe 35(1982)，568中。

TPU通常由多元醇(通常为聚酯多元醇或聚醚多元醇)、二异氰酸酯(通常为有机二异氰酸酯)和短链二醇(扩链剂)构成。TPU的硬度主要由硬链段(通过扩链剂与二异氰酸酯基团的反应形成)与软链段(通过多元醇与二异氰酸酯基团的反应形成)的比率来确定。如果降低硬链段的量使得TPU的硬度降低至低于80肖式A硬度的极限，则所得的产物通常发粘，固化性较差，在注塑工艺中表现出差的脱模性，且表现出严重的收缩性。这种TPU无法保证经济上可接受的注塑周期次数。

目前，市场上的软质TPU由增塑的软质TPU占主导地位。然而，那些增塑的TPU表现出许多缺点。在将组合物的硬度增加至不期望的水平的情况下，增塑剂会起霜(bloom)或从该组合物中渗出(extract)。某些增塑剂的使用也已受到环境和毒性方面的检查。因此，如果无需增塑剂也可获得所需的物理特征，则在TPU组合物中消除对增塑剂的需求通常被认为是有利的。

另一种软质TPU是不含增塑剂的软质TPU。然而，具有小于60的肖式A硬度的产品尽管有高需求却几乎在市场上不存在。原因在于方法太昂贵或所述TPU的机械特性不足以能够在市场上存活。

US 8183330B2公开了一种软质、不含增塑剂的TPU及其制备方法。该TPU具有小于75、优选小于70且最优选小于65的肖式A硬度，并且基本上不含且优选不含增塑剂。它由包含羟基封端的中间体的原料制成，并且包含10-40重量％的硬链段，所述中间体源自支化的二醇或包含至少2个不同的重复单元。

US 6790916B2公开了一种具有45至65的肖式A硬度且可容易地脱模的TPU的制备方法。对于该制备方法，采用了复杂的包括预聚合的三步法。

EP 1932863A2公开了一种软质TPU及其制备方法。所述TPU具有45至80的肖式A硬度和良好的脱模性。它在单步反应中制成，其中使用了支化的聚酯二醇。

US 8138299B2公开了一种不含增塑剂且具有50至80的肖式A硬度的TPU。该TPU由包含两种聚酯二醇的原料制成，其中一种聚酯二醇基于丁烷-1,4-二醇和至少一种具有至少5个碳原子的另外的二醇，并且另一种聚酯二醇基于丁烷-1,4-二醇和至少一种具有两个或三个碳原子的另外的二醇。

发明内容